L’effet boule de neige du changement climatique : les nouvelles technologies peuvent-elles aider ?

Sean de Guzman, chef de l’enquête sur la neige au Département des ressources en eau de Californie, mesure le manteau neigeux à Phillips Station dans la Sierra Nevada en 2021. Crédit : Andrew Innerarity/California Department of Water Resources

Le rétrécissement du manteau neigeux, le dégel du pergélisol et la modification des régimes de précipitations ont des conséquences généralisées. Les nouvelles technologies – et les politiques publiques – peuvent-elles aider les collectivités à s’adapter ?

Elle commence au plus fort de l’hiver en montagne, lorsque le paysage est particulièrement inhospitalier. Les arpenteurs arrivent en skis, en raquettes et en motoneige. Certains arrivent en hélicoptère. D’autres parcourent l’arrière-pays pendant des jours. Lorsqu’ils arrivent à destination, il y a des informations essentielles à collecter : la profondeur du manteau neigeux et la quantité d’eau qu’il contient. Pour les régions confrontées aux effets du changement climatique, de plus en plus dépend des résultats.

“Tout se résume à la quantité d’eau qui arrive dans le réservoir”, a déclaré Sean de Guzman, chef des enquêtes sur la neige et des prévisions d’approvisionnement en eau au California Department of Water Resources. De Guzman a plus de facilité que certains. Entre février et mai, vers le premier de chaque mois, il se rend au parcours de neige de Phillips Station, un site désigné pour mesurer le manteau neigeux, situé à environ 2 100 mètres d’altitude dans la Sierra Nevada. Une fois là-bas, il insère manuellement un tube dans le manteau neigeux, un instrument et une méthode développés au début du 20e siècle par James Church, professeur à l’Université du Nevada, Reno qui voulait aider à mettre la fin des guerres locales de l’eau en trouvant un moyen d’estimer de combien le lac Tahoe augmenterait au printemps. Avec le tube, de Guzman est capable de mesurer le manteau neigeux équivalent eau de neige, ou la quantité d’eau que le manteau neigeux contient à cet endroit.

Aujourd’hui, il y a environ 1 600 parcours de neige aux États-Unis, avec environ 260 en Californie, principalement dans la Sierra Nevada et le sud des Cascades. Certains remontent à plus de cent ans. Les données de ces endroits, a déclaré de Guzman, représentent le record climatique le plus ancien de la Sierra Nevada. Dans l’Ouest, les relevés de neige manuels sont complétés par les données d’un réseau de télémétrie automatique de la neige (SNOTEL) maintenu par le Service de conservation des ressources naturelles du ministère de l’Agriculture qui fournit des mesures horaires du manteau neigeux.

Ce que ces données collectives disent aux géomètres, aux gestionnaires des ressources en eau, aux décideurs politiques et à des millions de personnes qui subissent des pénuries d’eau, des sécheresses, des inondations et des incendies de forêt, c’est que l’effet boule de neige du changement climatique commence souvent, à juste titre, par la neige. Et la neige – combien tombe, où et quand, combien s’accumule et à quelle vitesse elle fond – change.

« Dans l’ensemble, au cours des 70 dernières années, nous avons constaté une baisse du manteau neigeux », a déclaré de Guzman. « Avec le réchauffement des températures et le réchauffement du climat, vous pouvez vous attendre à ce que la ligne de neige – essentiellement là où cette neige se transforme en pluie, et vice versa – augmente », ou monte en altitude.

Même lorsque les données des relevés de neige sont relativement prometteuses, d’autres facteurs climatiques peuvent empêcher un résultat favorable. À 59 % de la moyenne au 1er avril, le manteau neigeux de l’hiver 2021 de la Californie contenait plus de neige que ce qui a été mesuré dans l’un des états 2012-2016. années de sécheresse. Au plus fort de cette sécheresse en 2014, le manteau neigeux au 1er avril n’était qu’à 5 % de la moyenne. Et pourtant, a déclaré de Guzman, le manteau neigeux de 2021 a produit à peu près la même quantité de ruissellement que pendant ces années très sèches. « Si vous avez plus de neige, vous attendez plus [runoff], mais cela ne s’est pas produit cette année », a-t-il déclaré. La raison en est en partie qu’une autre année à faibles précipitations a entraîné un sol sec, qui a absorbé une plus grande partie du ruissellement. “Le manteau neigeux fondait”, a déclaré de Guzman, “mais les rivières ne montaient pas.”

Une saison qui rétrécit

Il existe différents contextes et conséquences à travers les États-Unis, mais toutes les régions sont aux prises avec des changements rapides. Alors que l’Occident est aux prises avec des pénuries d’eau en raison d’une grave sécheresse, d’autres régions du pays sont devenues plus vulnérables aux orages extrêmes et inondation car plus de précipitations tombent sous forme de pluie plutôt que de neige et que la fonte des neiges se produit plus tôt au printemps. De plus en plus, la neige s’accumulera également plus tard dans la saison. Un analyse par Climate Central ont montré qu’entre 1970 et 2019, les chutes de neige mesurées dans 116 emplacements aux États-Unis avaient diminué de 80 % avant décembre, et dans 96 emplacements, elles avaient diminué de 66 % après le 1er mars. Mais bien que les données historiques puissent révéler des tendances et des modèles régionaux généraux, elles deviennent un outil de prévision moins fiable car le réchauffement climatique jette le désarroi sur les modèles de chutes de neige.

“La saison des neiges diminue”, a déclaré Hans-Peter Marshall, professeur agrégé au groupe de géophysique cryosphère et de télédétection à l’Université d’État de Boise. Mais combien de neige tombe dans cette fenêtre saisonnière raccourcie, a-t-il dit, est difficile à prévoir. “La principale chose que nous savons, c’est qu’il va y avoir des fluctuations plus importantes et que la variabilité d’une année à l’autre est susceptible d’augmenter.”

Cette variabilité inclut la possibilité de tempêtes de neige plus violentes même si les températures moyennes ont tendance à augmenter. Il n’y a pas de consensus sur les raisons pour lesquelles le réchauffement a ce qui semble être un impact contre-intuitif. Selon Marshall, l’une des raisons pour lesquelles l’ouest des États-Unis pourrait connaître de plus grosses tempêtes est qu’une atmosphère chauffée peut contenir plus d’eau. Dans un climat plus chaud, l’eau de l’océan pourrait potentiellement se diriger vers les montagnes, et une plus grande partie de cette eau pourrait tomber sous forme de neige abondante ou de pluie torrentielle.

Pendant ce temps, le réchauffement des températures arctiques pourrait contribuer au type d’explosions glaciales qui ont atteint le sud du Texas en 2021 (avec des résultats catastrophiques) en perturbant le Vortex polaire, affaiblissant le courant-jet polaire de l’hémisphère nord et provoquant une baisse des températures arctiques vers le sud et un déplacement de l’air plus chaud vers le nord.

Dans l’Ouest, à mesure que la saison de la neige se raccourcit et que le manteau neigeux se rétrécit, l’approvisionnement en eau diminue également. En août, le gouvernement fédéral a pour la première fois déclaré une pénurie d’eau sur le fleuve Colorado, une mesure qui réduira la quantité d’eau allouée à l’Arizona et au Nevada en 2022. (Le Mexique verra également une réduction de sa part du Colorado. ) Une pénurie d’eau continue réduira l’eau allouée à la Californie.

“Si vous vivez en Occident, vous allez le ressentir”, a déclaré Amato Evan, professeur agrégé de sciences du climat à l’Université de Californie, Scripps Institution of Oceanography de San Diego. « Dans les régions où la calotte enneigée est vulnérable, comme la Californie, nous avons déjà connu 46 années de sécheresse, ce qui démontre que les conséquences sont réelles.

Le manteau neigeux de la montagne, a déclaré Evans, agit comme la banque d’eau de l’État pour l’année, fondant lentement au cours de l’été et remplissant les réservoirs épuisés. Mais la neige qui fond trop tôt submerge les réservoirs et ne peut pas être capturée et stockée pour une utilisation plus tard dans l’année. Et le ruissellement qui s’évapore dans des conditions chaudes et sèches ou, comme l’a décrit de Guzman, est absorbé dans la terre avant d’atteindre les réservoirs, entraîne un faible approvisionnement en eau au début de la saison.

Une recette pour le désastre

Les deux scénarios peuvent avoir des conséquences de grande envergure. En Californie, le ruissellement inférieur aux prévisions de 2021 a contribué aux proclamations d’urgence en cas de sécheresse en mai, pour 50 des 58 comtés de l’État, avec des agences d’État chargées de lancer une série de mesures pour conserver l’approvisionnement en eau.

Selon Marshall, les entités qui décident de la quantité d’eau à libérer des barrages doivent constamment estimer la quantité restante dans le manteau neigeux saisonnier – des décisions rendues plus difficiles par des chutes de neige imprévisibles. Bien que les relevés de neige et les données de télémétrie fournissent des mesures précises pour la zone entourant immédiatement les cours de neige et les capteurs, les données ne sont pas nécessairement indicatives de ce qui se passe entre les sites. Actuellement, a déclaré Marshall, les gestionnaires de l’eau peuvent prendre la moyenne sur 30 ans d’un site d’enquête, la comparer avec le débit sur 30 ans et trouver la corrélation statistique entre les deux. Mais cette approche dépend d’un climat stationnaire, et de nos jours, a déclaré Marshall, l’année en cours est rarement représentative des 30 dernières.

« Alors que les prévisions deviennent de plus en plus difficiles dans un climat changeant », a-t-il déclaré, « nous sommes à ce stade où nous devons faire un changement de paradigme, [and go] de la simple observation de sites individuels et de leur corrélation au cours des 30 dernières années à la possibilité d’estimer la quantité de neige partout dans le paysage.

Marshall et son groupe à Boise State aident à combler les lacunes des données en soutenant NasaLa campagne SnowEx de , qui utilise des expériences coordonnées aéroportées et sur le terrain pour déterminer la meilleure combinaison de capteurs pour mesurer la neige à l’échelle mondiale depuis l’espace. La surveillance actuelle depuis l’espace peut indiquer aux scientifiques où se trouve la couverture neigeuse, mais pas quelle est sa quantité.

« C’est l’un des éléments les plus importants du cycle de l’eau que nous ne maîtrisons tout simplement pas très bien », a déclaré Marshall.

Lorsque Marshall a commencé son travail dans l’Idaho en 2008, les gestionnaires de l’eau ont montré moins d’intérêt pour les nouvelles approches qu’ils ne le font aujourd’hui. À mesure que le climat change, les événements météorologiques modifient le manteau neigeux de manière unique, rendant une technologie de prévision fiable cruciale pour la mise en œuvre des décisions qui affectent l’allocation de l’eau pour l’agriculture, l’approvisionnement en eau des communautés et la prévision des inondations.

Selon de Guzman, l’incorporation de prévisions dans les opérations d’infrastructure, plutôt que de s’appuyer sur des données historiques, permettrait aux gestionnaires de l’eau de mieux déterminer quand libérer l’eau des réservoirs.

“Beaucoup de réglementations et de manuels d’exploitation et de maintenance sur la façon dont nous exploitons les réservoirs sont construits à partir d’anciennes données historiques”, a déclaré de Guzman. « Nous exploitons donc de vieilles infrastructures dans un climat changeant, et c’est une recette pour un désastre. »

Partout sur la carte

Dans le Midwest et le nord-est, moins de chutes de neige et plus de pluie affectent tout, de l’agriculture, alors que les agriculteurs luttent contre l’érosion des sols, à l’industrie des loisirs, alors que la saison des sports de neige raccourcit. Dans les villes comme dans les zones rurales, l’augmentation des précipitations et les fortes tempêtes de neige plus fréquentes mettront à rude épreuve les systèmes d’infrastructure essentiels et mettront en danger les populations vulnérables.

Dans la région des Grands Lacs, les températures plus chaudes réduisent couverture de glace sur les surfaces du lac, laissant l’eau ouverte pendant tempêtes de neige à effet de lac. L’augmentation de ces tempêtes à court terme pourrait submerger les systèmes de déneigement et de déglaçage et affecter les routes, les bâtiments et les lignes électriques. À long terme, alors que les températures continuent de grimper, l’air se déplaçant au-dessus des lacs sera plus chaud et la pluie tombera au lieu de la neige.

Abigail McHugh-Grifa est membre fondateur et directrice exécutive de Climate Solutions Accelerator de la région Genesee-Finger Lakes de New York, qui comprend la ville de Rochester où est basée l’association. McHugh-Grifa voit des signes que le climat est en train de changer. “Certes, nous constatons déjà que les impacts du temps deviennent de plus en plus étranges et imprévisibles à tout moment de l’année”, a-t-elle déclaré, ajoutant qu’au cours des dernières années, les fortes chutes de neige ont rapidement fondu au lieu de s’accumuler. «Il va déverser beaucoup de neige sur nous, puis fondre, puis déverser beaucoup de neige sur nous et fondre à nouveau. C’est juste partout sur la carte.

Les modèles peuvent être difficiles à démêler dans une région comme Rochester, où l’hiver est la saison de réchauffement la plus rapide. La ville a connu une légère tendance à la baisse des chutes de neige au cours des 50 dernières années, avec une baisse plus spectaculaire attendue au cours des 20 à 30 prochaines années, selon le météorologue de Climate Central Sean Sublette dans un entretien pour WROC TV de Rochester. Mais à court terme, Rochester, comme d’autres collectivités des Grands Lacs, connaîtra probablement davantage de tempêtes de neige à effet de lac, suivies de réchauffement du printempstempératures qui peuvent accélérer la fonte des neiges et entraîner, entre autres, des perturbations de la saison de croissance.

Pour McHugh-Grifa, dont l’organisation cherche à impliquer la communauté et les responsables publics dans l’élaboration de solutions d’adaptation au changement climatique, amener les dirigeants à reconnaître l’urgence de la tâche peut être le plus grand défi. « Je ne dirais pas qu’une municipalité dans le coin est assez audacieuse ou assez ambitieuse dans son approche », a-t-elle déclaré. «Même si nous assistons à des conditions météorologiques extrêmes et à d’autres impacts du changement climatique, la plupart des municipalités locales et des membres de la communauté ne font pas encore le lien.»

New York est un État autonome, ce qui signifie en bref que les municipalités ont l’autonomie pour adopter des lois locales. McHugh-Grifa estime que pour que les politiques publiques s’orientent vers la planification de l’adaptation au climat, plusieurs municipalités doivent se joindre à nous. « Si une municipalité veut aller au-delà, c’est un défi pour elle car elle craint vraiment que, par exemple, si elle… exige des normes plus élevées en matière d’efficacité des bâtiments, alors le promoteur ira simplement dans la ville voisine.

Sans une coopération et une collaboration régionales accrues sur l’utilisation des terres, les transports et les codes du bâtiment, a déclaré McHugh-Grifa, la planification des politiques d’adaptation au changement climatique continuera de stagner. En partie pour répondre à ce défi, Climate Solutions Accelerator utilise un approche d’impact collectif, travaillant à réunir les partenaires, à s’assurer que les voix des personnes les plus touchées sont représentées et à développer un plan régional commun. « Aucune organisation, aucun individu ou aucune solution ne peut résoudre ce problème de manière significative, nous avons donc besoin de ce type de réponse coordonnée massive », a-t-elle déclaré.

Dans de nombreuses zones urbaines où la neige, et les hivers en général, devraient se transformer dans les décennies à venir, des plans d’action climatique ont été élaborés pour fixer des objectifs de réduction des émissions de gaz à effet de serre. Chicago, Boston et Philadelphie font partie des villes américaines qui ont rejoint les villes du C40 ; un réseau mondial de soi-disant mégapoles dont les maires se sont engagés à atteindre les objectifs liés au changement climatique. En fin de compte, avec des positions politiques fortement divisées parmi les hauts responsables élus, les dirigeants locaux peuvent avoir la plus grande influence sur la capacité de leurs villes à s’adapter assez rapidement pour faire face au changement climatique.

Un climat avec lequel il faut compter

En Alaska, l’une des régions qui se réchauffent le plus rapidement sur la planète, les effets de l’évolution des modèles hivernaux, y compris les chutes de neige, la fonte des neiges et le dégel du pergélisol, auront de vastes ramifications pour les habitants de l’État, les humains et la faune. De nombreux animaux et poissons indigènes ou migrateurs dépendent de la neige, de la glace et du débit des cours d’eau pour leur habitat. Les collectivités dépendent de la neige pour le transport et les loisirs et sur la fonte des neiges pour l’hydroélectricité. Les incertitudes pour des industries clés telles que le bois et la pêche contribuent à la vulnérabilité économique.

Dans les régions côtières du nord, les communautés autochtones de l’Alaska qui chasser pour la subsistance ou migrer pour travailler dépendent de la banquise et pergélisol— une couche de sol gelé — pour survivre. À mesure que la glace fond et que le pergélisol dégèle et devient moins stable, les villages peuvent perdre des maisons et d’autres structures à cause des inondations ou de l’érosion. La mobilité réduite coupe l’accès aux terrains de chasse et de pêche et isole les résidents des services d’urgence. Dans certains cas, le le dégel s’est avéré fatal.

« Au cours des deux dernières années, nous avons vu au moins une douzaine de personnes traverser des glaces instables », a déclaré Amy Lauren Lovecraft, directrice du Center for Arctic Policy Studies et professeur de sciences politiques à l’Université d’Alaska Fairbanks. “C’est incroyablement tragique”, a-t-elle déclaré. « Ce sont les personnes qui ne produisent pas ou qui produisent très peu d’émissions de carbone qui sont les plus impactées.

Et pourtant, a déclaré Lovecraft, les gouverneurs actuels et passés ont pris soin d’éviter les politiques politiquement chargées qui traitent directement du changement climatique, laissant aux villages et aux arrondissements le soin de renforcer leurs communautés. “En l’absence d’orientation fédérale ou étatique, cela se produit à l’échelle locale”, a déclaré Lovecraft, ajoutant qu’en fait, ces communautés savent mieux comment les changements de neige les affectent. “Ce n’est pas une chose entièrement négative que cela doive se produire de bas en haut.”

Pourtant, l’État a un rôle à jouer, a déclaré Lovecraft, notamment en définissant des paramètres, en diffusant des informations et en soutenant des projets à l’échelle locale qui traitent de la mobilité, du logement, de la chasse et d’autres préoccupations. “C’est une question de douceur de cette transition”, a-t-elle déclaré.

Alors que les scientifiques poursuivent leurs recherches sur le climat et affinent les technologies pour des prévisions et des mesures précises, les communautés devront trouver un soutien pour appliquer de nouvelles méthodes et données et mettre en œuvre des politiques qui répondent aux changements spécifiques dans leurs régions. Mais pour certaines régions déjà profondément affectées par des hivers changeants, des événements météorologiques paradoxaux et les caprices des chutes de neige, des tempêtes hivernales et de la fonte des neiges peuvent entraver les efforts visant à communiquer l’urgence d’agir.

En fin de compte, la question pour l’Alaska, a déclaré Lovecraft, n’est pas de savoir si la science sur le changement climatique est correcte, mais plutôt s’il s’agit d’un message que tout le monde veut entendre.

« Est-ce que l’Alaska veut vraiment faire face à la douleur de faire une transition consciente, ou l’ignorons-nous ? Finalement, il va falloir en tenir compte. »